高中生物人教版 (2019)选择性必修3一 植物细胞工程的基本技术第1课时同步训练题

第2章　细胞工程

第1节　植物细胞工程

第1课时　植物细胞工程的基本技术

基础过关练

题组一　理解植物细胞的全能性

1.利用植物的花瓣就能培育出完整的植株,针对这一实例的解释不正确的是(　　)

A.组成花瓣的细胞具有发育的全能性

B.因为花瓣细胞中有个体发育所需的全套遗传物质

C.利用花瓣培育出完整的植株涉及细胞分裂和细胞分化

D.在生物的生长发育过程中,细胞也能表现出全能性

2.(2020天津滨海新区高一期末改编)下列关于细胞全能性的叙述,错误的是(　易错　)

A.玉米种子萌发长成新植株体现了细胞全能性

B.细胞全能性一般随着细胞分化程度升高而降低

C.受精卵能在自然状态下发育成个体,因此全能性最高

D.细胞全能性是指细胞经分裂和分化后,仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能

3.(2020山东章丘四中高二月考)下列关于全能性的叙述错误的是(　　)

A.理论上,生物体的每个细胞都含有该生物的全套基因,具有全能性

B.植物细胞虽然具有全能性,但并不是所有细胞都能表达全能性

C.植物体只有分生区细胞具有全能性,而其他部位细胞没有全能性

D.植物细胞的全能性高于动物细胞的全能性

题组二　掌握植物组织培养技术

4.在工业化大量培养植物试管苗的过程中,一般进行如下操作,则正确的操作顺序是(　　)

①诱导形成芽　②取合适外植体　③诱导形成愈伤组织　④诱导形成未分化状态的细胞　⑤诱导形成根

A.②①③④⑤

B.②④③①⑤

C.②③④①⑤

D.②⑤①④③

5.(2020广西南宁三中高二期末)下列关于组织培养中愈伤组织的相关叙述,错误的是(　易错　)

A.愈伤组织的形成需要激素的诱导

B.愈伤组织是具有分生能力的薄壁细胞

C.愈伤组织的全能性比胚状体的全能性低

D.形成愈伤组织的过程不需要光照条件

6.科学家应用植物组织培养技术,将二倍体胡萝卜韧皮部的一些细胞进行离体培养,最终发育成一株完整的新植株(见图)。关于这一科学事实,下列哪一项叙述是错误的(　　)

A.培育成的新植株是单倍体植株　　　　　　

B.这种生殖方式属于无性生殖

C.细胞数目的增多是通过有丝分裂　　　　

D.证明了植物细胞具有全能性

7.(2020山东师范大学附中高三月考)一些名贵花卉常常用植物组织培养来繁殖,下列有关叙述正确的是　(　　)

A.新植株的形成过程是细胞分裂和分化的结果

B.损伤的组织块不能发育成植株是细胞凋亡的结果

C.在培育新植株的过程中没有细胞的衰老

D.由于细胞分化,根尖分生区细胞中已经不存在叶绿体基因

8.(2020山东济南章丘高三月考)下列有关菊花的组织培养的说法,正确的是(　　)

A.先添加生长素再添加细胞分裂素,有利于细胞的分裂和分化

B.要用高压蒸汽对培养基进行灭菌,即在100 ℃下保持15 min

C.在培养过程中要先让愈伤组织生根后再使其生芽

D.用酒精对外植体进行消毒时,持续的时间不能太长

9.如图为菊花的组织培养过程,请回答下列问题:

外植体→愈伤组织→丛芽→生根→移栽

(1)外植体的选择直接关系到实验的成功与否,菊花组织培养中一般选择　　　　植株茎上部新萌生的侧枝,理由是　 

　。 

(2)上述途径中无论是脱分化形成愈伤组织,还是再分化出丛芽或根,都与培养基中添加的植物激素有关,如生长素和细胞分裂素就是这种关键性的植物激素。在生长素存在的情况下,细胞分裂素的作用呈现加强的趋势,这体现了多种激素　　　　　、　　　　的结果,两者的浓度、使用的先后顺序和　　　　　也影响植物细胞的发育方向。 

(3)脱分化和再分化这两个过程的进行还需要维持一定的外界条件,一是要有适宜的　　　　,二是要　　　　,否则植物组织培养就不能成功。 

题组三　掌握植物体细胞杂交技术

10.(2020黑龙江哈尔滨六中高二期末)植物体细胞杂交技术中,形成杂种细胞的标志是(　　)

A.产生新的细胞壁

B.细胞膜发生融合

C.细胞质发生融合

D.细胞核发生融合

11.(2020北京东城高三期末)利用植物体细胞杂交获得优良新品种过程中,不需要进行的是(　　)

A.去除亲本体细胞的细胞壁

B.选择具有优良性状的亲本

C.利用灭活的病毒诱导原生质体融合

D.诱导杂种细胞愈伤组织的再分化

12.“白菜—甘蓝”同普通白菜相比,具有生长期短、耐热性强和易于储藏的优点。下列关于培育“白菜—甘蓝”的技术的分析,错误的是(　　)

A.“白菜—甘蓝”的培育需采用植物体细胞杂交技术

B.可直接用聚乙二醇诱导白菜细胞和紫甘蓝细胞发生融合

C.成功融合成杂种细胞后会再生出细胞壁和进行分裂

D.“白菜—甘蓝”的变异类型属于染色体变异

13.(2020辽宁六校协作体高二期中)“白菜—甘蓝”是用白菜(2N=20)的体细胞和甘蓝(2N=18)的体细胞杂交培养出来的蔬菜新品种,下列说法不正确的是(　　)

A.“白菜—甘蓝”植物可以结种子

B.“白菜—甘蓝”杂种植物为异源四倍体

C.上述过程中包含着有丝分裂、细胞分化、减数分裂

D.“白菜—甘蓝”植株具有的性状是基因选择性表达的结果

14.(2020山东师范大学附中高三月考)实验人员利用矮牵牛(二倍体,2n=14)的红色花瓣细胞(液泡呈红色)与枸杞(四倍体,4n=48)的叶肉细胞,制备了相应的原生质体,并诱导其融合,经筛选、培养获得杂种植株。下列有关叙述错误的是(　　)

A.获得该杂种植株时不用考虑两种高等植物间的生殖隔离问题

B.可利用聚乙二醇、离心等方法诱导原生质体融合

C.可利用光学显微镜观察,筛选出杂种原生质体

D.若原生质体均为两两融合,则融合后的细胞中染色体数目均为62条

15.(2020黑龙江牡丹江三中高二期末)科学家利用细胞工程培育“白菜—甘蓝”杂种植株,请据图回答下列问题:

(1)将白菜和甘蓝的体细胞用　　　　　和　　　　　去除细胞壁,得到原生质体A和B;诱导原生质体A和B融合的方法有物理法和化学法,请各举一例:　　　　　、　　　　　。原生质体融合依赖于细胞膜的特性是　　　　　。 

(2)由杂种细胞D培养成幼苗F需经过　　　　　和　　　　　过程。 

(3)“白菜—甘蓝”杂种细胞培育成杂种植株应用了植物细胞的　　　　　原理。 

能力提升练

题组一　植物组织培养技术的综合

1.(2020辽宁阜新实验中学高二月考改编,)将菊花外植体接种到MS培养基中,可以培育出菊花试管苗。下列叙述正确的是(　　)

A.外植体接种前通常用95%的酒精消毒

B.该组织培养过程中,若先使用生长素,后使用细胞分裂素会导致细胞不分化

C.培养基中生长素与细胞分裂素的比值低时,有利于根的形成

D.长出丛芽和生根的过程中菊花组织细胞的遗传物质要发生改变

2.(2020江苏常熟高二期中,)多年生禾本科碱茅属于草本植物,小花碱茅种子细小,外包被颖壳,研究人员以小花碱茅成熟种子为外植体,对种子脱颖处理,用不同浓度激素配比诱导愈伤组织形成及分化,成功建立了完整的小花碱茅组织培养植株再生体系。以下是部分研究数据,请分析回答:

(1)诱导小花碱茅愈伤组织最佳的激素配比浓度为　　　　　　　　　　。 

(2)诱导形成愈伤组织的过程称为　　　　　,该过程在以MS+3%蔗糖+0.7%琼脂(pH为7~8)为基本培养基,25 ℃左右的　　　　条件下无菌培养,基本培养基中加入蔗糖的目的是　。 

(3)据如图分析可知,种子脱颖后,发芽率、污染率的变化是　　　　　　　　　　　　　。种子颖壳影响发芽率的原因有很多,其中之一是颖壳妨碍了种子和　　　　　　的接触,从而影响了种子细胞的有氧呼吸。 

(4)对脱颖种子无菌处理的方法有　　　　　　(多选)。 

①体积分数为70%的酒精处理　②质量分数为5%左右的次氯酸钠处理　③无菌水冲洗　④高压蒸汽灭菌

题组二　掌握植物体细胞杂交技术的原理及过程

3.(不定项)(2020北京朝阳高三期中改编,)驱蚊草含有香茅醛,能散发出一种特殊的柠檬型香气,从而达到驱蚊且对人体无害的效果。驱蚊草是把天竺葵的原生质体和香茅草的原生质体进行诱导融合培育而成的。下列关于驱蚊草培育的叙述,错误的是(　易错　)

A.驱蚊草培育利用的是植物体细胞杂交技术,实现了远缘杂交育种

B.用盐酸和酒精的混合液解离以获得原生质体

C.驱蚊草培育过程不同于植物组织培养,无细胞脱分化和再分化的过程

D.驱蚊草不能通过天竺葵和香茅草自然杂交而获得,是因为不同物种间存在生殖隔离

4.(2020北京人大附中期末,)为拓宽白菜育种的基因资源,改良白菜品质,研究人员以白菜(2n=20,AA)和甘蓝(2n=18,CC)为材料进行植物体细胞杂交,得到杂种植物。对两种亲本和某融合植株进行细胞DNA含量检测,结果如图。下列说法正确的是(　　)

A.白菜的DNA相对含量较少说明其基因数量比甘蓝少

B.操作中只能用PEG诱导原生质体融合

C.该技术需要再生细胞壁后才能进行植物组织培养

D.检测结果说明待检测植株为白菜—甘蓝杂种植株

5.(2020江苏徐州三校联考改编,)如图是“白菜—甘蓝”杂种植株的培育过程。下列说法不正确的是(　易错　)

A.过程中需用纤维素酶和果胶酶溶液处理获得原生质体,溶液的渗透压可略大于细胞液渗透压

B.植物体细胞杂交过程中,需用不同浓度的细胞分裂素和生长素培养杂种细胞

C.最终得到的植株相对于白菜、甘蓝,发生了染色体数目变异,因此不具有可育性

D.与传统的有性杂交相比,细胞融合技术优越性在于实现了远缘杂交

6.(2020陕西西安高三期中,)如图表示通过细胞工程技术,利用甲(2n)、乙(2n)两种植物(各含有一种不同的优良性状)培育高产耐盐植株的过程,其中序号代表过程或结构。请回答下列问题:

(1)培育高产耐盐植株时,①过程是用化学法诱导甲、乙原生质体融合,该过程一般用①　　　　　　作为诱导剂。 

(2)由获得的细胞③培养获得愈伤组织的过程叫作　　　,愈伤组织再经　　　　发育成目的植株。 

(3)上述通过植物细胞工程培育高产耐盐植株的技术叫作　　　　　　　。该项技术的优势是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)愈伤组织在诱导生根的培养基上未形成根,但分化出了芽,原因可能是　　　　　　　　　　　　。由③发育成幼苗④利用的生物学原理是　　　　　　。 

第2章　细胞工程

第1节　植物细胞工程

第1课时　植物细胞工程的基本技术

基础过关练

1.D　利用植物的花瓣能培育出完整植株,体现了组成花瓣的细胞具有发育的全能性,A正确;花瓣细胞属于植物的体细胞,其能体现全能性是因为细胞中含有个体发育所需的全套遗传物质,B正确;利用花瓣培育出完整植株涉及脱分化与再分化,因此利用花瓣培育出完整植株涉及细胞分裂与分化,C正确;在生物的生长发育过程中,细胞不会表现出全能性,而是分化为各种组织或器官,D错误。

2.A　种子是器官,不是细胞,因此玉米种子萌发长成新植株不能体现细胞全能性,A错误;细胞全能性一般随着细胞分化程度升高而降低,B正确;受精卵能在自然状态下发育成个体,因此全能性最高,C正确;细胞全能性是指细胞经分裂和分化后,仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能,D正确。

易错警示

误认为种子萌发成植株实现了“全能性”

确认是否实现了全能性必须把握“起点”与“终点”,即“起点”为已分化的细胞、组织或器官,“终点”为产生完整生物体或分化成其他各种细胞,种子的萌发属于个体正常发育,不是全能性表达。

3.C　生物体的每个细胞都是由受精卵分裂、分化而成的,故都具有该种生物的全套基因,因此理论上说,生物体的每个细胞都具有发育成完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能,A正确;植物细胞具有全能性,全能性需要在特定的时间和空间条件下才能选择性地表达,故并不是所有细胞都能表达全能性,B正确;植物体中的细胞只要含有该种生物的全套遗传物质,就可能具有全能性,不是只有分生区的细胞具有全能性,C错误;植物细胞具有全能性,而动物细胞的全能性受到限制,因此植物细胞的全能性高于动物细胞的全能性,D正确。

4.B　工业化大量培养植物试管苗的过程为植物组织培养过程,其操作顺序是离体的器官、组织或细胞(外植体)诱导成未分化的细胞→愈伤组织诱导形成芽和根,B正确。

5.C　已分化的细胞经过脱分化转变成未分化的细胞,进而形成愈伤组织,植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素,A正确;愈伤组织是具有分生能力的薄壁细胞,B正确;愈伤组织再分化形成胚状体,因此愈伤组织的全能性比胚状体的全能性高,C错误;形成愈伤组织的过程不需要光照条件,D正确。

易错警示

不清楚植物组织培养的条件而出错

脱分化阶段不需要给予光照,再分化阶段需要给予光照,以利于叶绿素的形成。

6.A　对二倍体胡萝卜韧皮部的一些细胞进行离体培养,其发育过程中遗传物质不变,故培育成的新植株是二倍体植株,A错误;这种生殖方式属于无性生殖,产生的后代能保持亲本的性状,B正确;植物组织培养过程进行的是有丝分裂,C正确;该过程是植物细胞全能性的表达,D正确。

7.A　新植株的形成是细胞分裂和分化的结果,A正确;损伤的组织块不能发育成植株是细胞坏死的结果,B错误;在培育新植株的过程中,既有细胞的分裂和分化,也有细胞的衰老和凋亡,C错误;细胞分化不改变细胞中的基因,即根尖分生区细胞中仍然存在叶绿体基因,只是叶绿体基因没有表达,D错误。

8.D　先添加生长素再添加细胞分裂素,有利于细胞的分裂,但细胞不分化,A错误;在对培养基进行高压蒸汽灭菌时,要在100 kPa、121 ℃条件下保持15~30 min,B错误;在培养过程中要先让愈伤组织生芽后再使其生根,C错误;用酒精对外植体进行消毒时,持续的时间不能太长,否则容易杀死外植体细胞,D正确。

9.答案　(1)未开花(或幼嫩)　生长旺盛的嫩枝容易诱导脱分化和再分化　(2)相互作用　共同调节　比例　(3)温度　无菌

解析　(1)未开花植株的茎上部新萌生的侧枝比较幼嫩,并且分裂能力强,容易诱导脱分化和再分化。(2)生长素与细胞分裂素的浓度、使用的先后顺序和比例都会对植物细胞的分裂和分化起着非常重要的作用。在生长素存在的情况下,细胞分裂素的作用呈现加强的趋势,说明植物组织培养过程中脱分化和再分化过程是多种激素相互作用、共同调节的结果。(3)脱分化和再分化这两个过程的进行还需要维持一定的外界条件,一是要有适宜的温度,二是要无菌,否则植物组织培养就不能成功。

10.A　植物体细胞杂交技术中,形成杂种细胞的标志是产生新的细胞壁。

11.C　利用植物体细胞杂交获得优良新品种包括原生质体融合及植物组织培养两个过程,因此需要选择具有优良性状的亲本,去除亲本体细胞的细胞壁获得原生质体,然后用物理法或化学法诱导原生质体融合,不需要用灭活的病毒诱导,融合后得到的杂种细胞再经诱导形成愈伤组织,并可进一步发育成完整的杂种植株,C符合题意。

12.B　“白菜—甘蓝”的培育过程采用了植物体细胞杂交技术,A正确;诱导白菜细胞和紫甘蓝细胞发生融合前,必须对两种细胞进行酶解法去除细胞壁,B错误;白菜和紫甘蓝的原生质体成功融合成杂种细胞后,会再生出新的细胞壁和进行分裂、分化成新的杂种植株,C正确;“白菜—甘蓝”融合后的杂种细胞含有二者全部的染色体,新的杂种细胞为异源四倍体,其变异类型属于染色体变异,D正确。

13.C　“白菜—甘蓝”植物可育,因此可以结种子,A正确;白菜和甘蓝都是二倍体,因此“白菜—甘蓝”杂种植物为异源四倍体,B正确;题述过程中包含着有丝分裂、细胞分化,但不包含减数分裂,C错误;“白菜—甘蓝”植株具有的性状是基因选择性表达的结果,D正确。

14.D　植物体细胞杂交技术在打破生殖隔离,实现远缘杂交育种等方面具有独特的优势,因此获得杂种植株时不用考虑两种高等植物间的生殖隔离问题,A正确;人工诱导原生质体融合的方法有物理法(如离心法、电融合法)、化学法(如聚乙二醇融合法)两大类,B正确;杂种细胞应具有红色液泡和绿色的叶绿体,故可利用光学显微镜观察,筛选出杂种原生质体,C正确;若原生质体均为两两融合,可能是同种细胞融合,也可能是不同种细胞融合,则融合后的细胞中染色体数目可能为28条、96条或62条,D错误。

15.答案　(1)纤维素酶　果胶酶　离心法或电融合法　聚乙二醇(PEG)融合法或高Ca2+—高pH融合法　流动性　(2)脱分化　再分化　(3)全能性

解析　(1)植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,可通过酶解法去除植物细胞壁,故用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁;诱导原生质体A和B融合的物理法有离心法或电融合法,化学法有聚乙二醇(PEG)融合法或高Ca2+—高pH融合法。原生质体融合依赖于细胞膜的流动性。(2)D→E过程称为脱分化,E→F过程为再分化。(3)“白菜—甘蓝”杂种细胞培育成杂种植株应用了植物细胞的全能性。

能力提升练

1.B　外植体接种前通常用体积分数为70%的酒精消毒,A错误;在组织培养过程中,若先使用生长素,后使用细胞分裂素会有利于细胞分裂,但细胞不分化,B正确;生长素与细胞分裂素的比值高时,有利于根的形成,C错误;长出丛芽和生根的过程是细胞分化的结果,菊花组织细胞的遗传物质没有发生改变,D错误。

2.答案　(1)5.0 mg/L 2,4-D,不添加6-BA　(2)脱分化　避光　提供营养物质,调节渗透压　(3)种子发芽率显著提高,污染率降低　培养基、O2　(4)①②③

解析　(1)通过对表格数据分析可知,第2组处理愈伤组织诱导率最高,即诱导小花碱茅愈伤组织最佳的激素配比浓度为5.0 mg/L 2,4-D,不添加6-BA。(2)诱导形成愈伤组织的过程称为脱分化,诱导愈伤组织期间一般不需要光照,基本培养基中加入蔗糖的目的是提供营养物质,调节渗透压。(3)据柱形图分析可知,种子脱颖后,发芽率、污染率的变化是种子发芽率显著提高,污染率降低;颖壳妨碍了种子和培养基、O2的接触,从而影响了种子细胞的有氧呼吸,这是种子颖壳影响发芽率的原因之一。(4)对脱颖种子无菌处理的方法有体积分数为70%的酒精处理、质量分数为5%左右的次氯酸钠处理、无菌水冲洗。

3.BC　驱蚊草是把天竺葵的原生质体和香茅草的原生质体进行诱导融合培育而成的,采用了植物体细胞杂交技术,实现了远缘杂交育种,A正确;用纤维素酶和果胶酶处理植物细胞获得原生质体,B错误;驱蚊草培育过程不同于植物组织培养,但需要采用植物组织培养技术培育成新植物体,因此存在细胞的脱分化和再分化过程,C错误;天竺葵和香茅草属于不同种植物,具有生殖隔离,故不能通过自然杂交获得驱蚊草,D正确。

易错警示

误认为植物体细胞杂交技术不需要进行脱分化和再分化

对植物体细胞杂交技术理解有误,认为只要形成了杂种细胞就完成了植物体细胞杂交技术。其实,植物体细胞杂交技术不仅仅是获得杂种细胞,更重要的是通过植物组织培养将杂种细胞培育成完整的植株。

4.C　基因通常是具有遗传效应的DNA片段,白菜的DNA相对含量较少,不一定其基因数量比甘蓝少,A错误;诱导植物原生质体融合的方法有物理法(电融合法、离心法等)和化学法(PEG融合法、高Ca2+—高pH融合法等),B错误;该技术需要再生细胞壁后才能进行植物组织培养,C正确;据图可知,白菜DNA相对含量为50,甘蓝DNA相对含量为75,待检测植株DNA相对含量为150,说明待检测植株为甘蓝—甘蓝四倍体植株,D错误。

5.C　植物体细胞杂交的去壁过程,需要将植物组织置于含纤维素酶和果胶酶的等渗溶液中,或溶液略大于细胞液渗透压,否则原生质体可能吸水涨破,A正确;植物体细胞杂交过程中,杂种细胞通过组织培养形成杂种植物,需用不同浓度的细胞分裂素和生长素处理,从而诱导生根和发芽,B正确;最终得到的植株属于异源四倍体,可育,C错误;与传统的有性杂交相比,细胞融合技术优越性在于实现了远缘杂交,D正确。

易错警示

不清楚植物体细胞杂交的变异类型而出错

杂种植株的变异类型属于染色体数目变异,杂种植株的染色体数目通常是两亲本细胞染色体数目之和,杂种植株属于异源多倍体。

6.答案　(1)聚乙二醇(或PEG)、高Ca2+—高pH　(2)脱分化　再分化　(3)植物体细胞杂交　可以打破生殖隔离,实现远缘杂交育种,培育植物新品种　(4)培养基中生长素与细胞分裂素用量的比值偏低　植物细胞的全能性

解析　(1)人工诱导原生质体融合的方法有物理法(如离心法、电融合法)、化学法(如聚乙二醇融合法)两大类,故培育高产耐盐植株时,用化学法诱导甲、乙原生质体融合时,一般用聚乙二醇、高Ca2+—高pH作为诱导剂。(2)杂种细胞培养获得愈伤组织的过程叫作脱分化,愈伤组织再经再分化发育成目的植株。(3)通过植物细胞工程培育高产耐盐植株的技术叫作植物体细胞杂交技术。该项技术在打破生殖隔离,实现远缘杂交育种,培育植物新品种等方面有很大优势。(4)愈伤组织在诱导生根的培养基上未形成根,但分化出了芽,原因可能是培养基中生长素与细胞分裂素用量的比值低。由③发育成幼苗④利用的生物学原理是植物细胞的全能性。